第37期“见微知著”培训课程：气体传感与检测技术
主办单位：麦姆斯咨询
协办单位：上海传感信息科技有限公司、华强电子
一、课程简介
空气质量是关系到人类健康的一项重大全球性问题。世界许多地方的空气污染程度依然很重。根据世界卫生组织2018年提供的数据显示，全球每10人中就有9人呼吸含有高浓度污染物的空气，每年因环境（室外）和室内空气污染造成的死亡数达到惊人的700万人。世界卫生组织认识到空气污染是非传染性疾病的一个重要危险因素，估计它占到成人因心脏病死亡总数的24%、中风的25%、慢性阻塞性肺病的43%，以及肺癌的29%。空气污染不仅威胁人类的基本福祉，还会损害自然和有形资本，抑制经济增长。空气污染没有边界，改善空气质量要求各国政府持续采取协调一致的行动，共同努力寻求可持续交通、更高效和可再生能源的生产和使用以及废物管理的解决方案。
典型的气体污染物含量
除了传统的环境空气污染，新型冠状病毒肺炎（COVID-19）大流行也提升了人们对室内空气监测的需求。研究表明，通过对新冠肺炎患者呼出气体及环境空气中病毒检测，证实了新冠病毒可通过呼吸排放，揭示了气溶胶传播扩散新冠病毒的事实。因此，这促使对封闭空间（例如教室、办公室和公共场所）的环境监测和管控，从而可以更好地阻断新冠病毒的空气传播。
目前，汽车动力总成、工业过程及环境监测、供暖通风与空气调节（HVAC）仍然占据气体传感器市场主要份额（约为80%）。但是，受益于人们对空气质量的要求提升和新冠肺炎带来的健康产品需求增加，气体传感器越来越多地应用于智能家居产品（例如空气净化器）、可穿戴设备及物联 智能设备，使得消费者很容易借此监测室内外环境状况，有效保护自身健康。此外，针对汽车座舱的舒适性和安全性，气体传感解决方案也在不断开拓市场，例如广汽蔚来HYCAN 007车内空气质量传感器能够实时探测道路上空气中的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物等污染物浓度，进而自动控制空调内/外循环风门的开启与关闭。在上述应用的推动之下，气体传感器市场未来五年预计保持10%以上的复合年增长率（CAGR），有望在2030年超过38亿美元。
新兴的气体传感器应用示例
2020年~2030年气体传感器市场发展情况（按照应用细分）
气体传感器的检测原理和技术类型纷繁复杂，涉及电化学（Electrochemical）、非色散红外（NDIR）、金属氧化物半导体（MOS）、催化燃烧（Catalytic/Pellistor）、光离子化（Photoionization）、气相色谱（Gas Chromatography）、光声光谱（PAS）、傅立叶变换红外（FTIR）、化学发光（Chemiluminescence）等。微机电系统（MEMS）技术为气体传感器的小型化打开了大门，也扩展了气体传感器的消费类应用，使得气体传感与检测技术在人类日常生活中快速普及。例如，瑞萨（Renesas）基于MEMS金属氧化物（MOx）技术推出：（1）室内空气质量传感器ZMOD4410，可检测总挥发性有机化合物（TVOC）和估算的二氧化碳水平（eCO 2）；（2）室外空气质量传感器ZMOD4510，可检测二氧化氮（NO 2）和臭氧（O 3）；（3）应用于智能冰箱的气体传感器ZMOD4450，可检测与食品成熟或腐烂相关的气体。
常见的气体传感器类型（检测原理）
传统气体传感器（上） vs. 微型气体传感器（下）
电子鼻产品示例
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